(57)【要約】  支持部（３０）と第１および第２の炭化珪素基板（１１、１２）とを有する複合基板（８０Ｐ）が準備される。第１および第２の炭化珪素基板（１１、１２）の間には、開口（ＣＲ）を有する隙間（ＧＰ）がある。開口（ＣＲ）上に隙間（ＧＰ）の閉塞層が形成される。閉塞層は少なくともシリコン層を含む。開口（ＣＲ）上で隙間（ＧＰ）を閉塞する炭化珪素からなる蓋（７０）を形成するために、シリコン層が炭化される。第１および第２の炭化珪素基板（１１、１２）のそれぞれの第１および第２の側面（Ｓ１、Ｓ２）からの昇華物を蓋（７０）上に堆積させることで、開口（ＣＲ）を塞ぐように接合部が形成される。蓋（７０）が除去される。
2011058830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部（３０）と、単結晶構造を有する第１の炭化珪素基板（１１）と、単結晶構造を有する第２の炭化珪素基板（１２）とを有する複合基板（８０Ｐ）を準備する工程を備え、前記第１の炭化珪素基板は、前記支持部に接合された第１の裏面と、前記第１の裏面に対向する第１の表面と、前記第１の裏面および前記第１の表面をつなぐ第１の側面（Ｓ１）とを有し、前記第２の炭化珪素基板は、前記支持部に接合された第２の裏面と、前記第２の裏面に対向する第２の表面と、前記第２の裏面および前記第２の表面をつなぐ第２の側面（Ｓ２）とを有し、前記第２の側面は、前記第１および第２の表面の間に開口（ＣＲ）を有する隙間（ＧＰ）が前記第１の側面との間に形成されるように配置され、さらに
前記開口上で前記隙間を閉塞する閉塞層を形成する工程を備え、前記閉塞層は、少なくともシリコン層を含み、さらに
前記開口上で前記隙間を閉塞する炭化珪素からなる蓋（７０）を形成するために、前記シリコン層を炭化する工程と、
前記第１および第２の側面からの昇華物を前記蓋上に堆積させることで、前記開口を塞ぐように前記第１および第２の側面をつなぐ接合部を形成する工程と、
前記接合部を形成する工程の後に、前記蓋を除去する工程とを備えた、半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン層を炭化する工程は、前記シリコン層に、炭素元素を含むガスを供給する工程を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記閉塞層を形成する工程は、カーボン層を設ける工程を含み、
前記シリコン層を炭化する工程は、前記シリコン層が含有するシリコンと、前記カーボン層が含有する炭素とを化合させる工程を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記カーボン層を設ける工程は、炭素からなる層を堆積する工程を含む、請求の範囲第３項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記カーボン層を設ける工程は、炭素元素を含有する流動体を塗布する工程と、前記流動体を炭化する工程とを含む、請求の範囲第３項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記流動体は、有機物を含有する液体である、請求の範囲第５項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記流動体は、炭素粉末を含有する懸濁液である、請求の範囲第５項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記支持部は炭化珪素からなる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記接合部によって塞がれた前記開口を有する前記隙間内において、前記支持部からの昇華物を前記接合部上に堆積させる工程をさらに備えた、請求の範囲第８項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記支持部からの昇華物を前記接合部上に堆積させる工程は、前記接合部によって塞がれた前記開口を有する前記隙間の全体を前記支持部内へと移動させるように行われる、請求の範囲第９項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１および第２の表面の各々を研磨する工程をさらに備えた、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の裏面の各々は、スライスによって形成された面である、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１３】
前記接合部を形成する工程は、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低い圧力を有する雰囲気中で行われる、請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の製造方法に関し、特に、単結晶構造を有する炭化珪素（ＳｉＣ）からなる部分を含む半導体基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造に用いられる半導体基板としてＳｉＣ基板の採用が進められつつある。ＳｉＣは、より一般的に用いられているＳｉ（シリコン）に比べて大きなバンドギャップを有する。そのためＳｉＣ基板を用いた半導体装置は、耐圧が高く、オン抵抗が低く、また高温環境下での特性の低下が小さい、といった利点を有する。【０００３】
半導体装置を効率的に製造するためには、ある程度以上の基板の大きさが求められる。米国特許第７３１４５２０号明細書（特許文献１）によれば、７６ｍｍ（３インチ）以上のＳｉＣ基板を製造することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３１４５２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣ基板の大きさは工業的には１００ｍｍ（４インチ）程度にとどまっており、このため大型の基板を用いて半導体装置を効率よく製造することができないという問題がある。特に六方晶系のＳｉＣにおいて、（０００１）面以外の面の特性が利用される場合、上記の問題が特に深刻となる。このことについて、以下に説明する。【０００６】
欠陥の少ないＳｉＣ基板は、通常、積層欠陥の生じにくい（０００１）面成長で得られたＳｉＣインゴットから切り出されることで製造される。このため（０００１）面以外の面方位を有するＳｉＣ基板は、成長面に対して非平行に切り出されることになる。このため基板の大きさを十分確保することが困難であったり、インゴットの多くの部分が有効に利用できなかったりする。このため、ＳｉＣの（０００１）面以外の面を利用した半導体装置は、効率よく製造することが特に困難である。【０００７】
このように困難をともなうＳｉＣ基板の大型化に代わって、支持部と、この上に配置された複数の小さなＳｉＣ基板とを有する半導体基板用いることが考えられる。この半導体基板は、ＳｉＣ基板の枚数を増やすことで、必要に応じて大型化することができる。【０００８】
しかしこの半導体基板においては、隣り合うＳｉＣ基板の間に隙間ができてしまう。この隙間には、この半導体基板を用いた半導体装置の製造工程中に異物が溜まりやすい。この異物は、たとえば、半導体装置の製造工程において用いられる洗浄液若しくは研磨剤、または雰囲気中のダストである。このような異物は製造歩留りの低下の原因となり、その結果、半導体装置の製造効率が低下してしまうという問題がある。【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型であって、かつ半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体基板の製造方法は、以下の工程を有する。
まず、支持部と、単結晶構造を有する第１の炭化珪素基板と、単結晶構造を有する第２の炭化珪素基板とを有する複合基板が準備される。第１の炭化珪素基板は、支持部に接合された第１の裏面と、第１の裏面に対向する第１の表面と、第１の裏面および第１の表面をつなぐ第１の側面とを有する。第２の炭化珪素基板は、支持部に接合された第２の裏面と、第２の裏面に対向する第２の表面と、第２の裏面および第２の表面をつなぐ第２の側面とを有し、第２の側面は、第１および第２の表面の間に開口を有する隙間が第１の側面との間に形成されるように配置されている。次に、開口上で隙間を閉塞する閉塞層が形成される。閉塞層は、少なくともシリコン層を含む。次に、開口上で隙間を閉塞する炭化珪素からなる蓋を形成するために、シリコン層が炭化される。次に、第１および第２の側面からの昇華物を蓋上に堆積させることで、開口を塞ぐように第１および第２の側面をつなぐ接合部が形成される。接合部を形成する工程の後に、蓋が除去される。【００１１】
本製造方法によれば、第１および第２の炭化珪素基板の間の隙間の開口が塞がれるので、半導体基板を用いて半導体装置を製造する際に、この隙間に異物が溜まることを防ぐことができる。よってこの異物による歩留り低下を防止できるので、半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板が得られる。【００１２】
また上記開口を塞ぐために昇華物が堆積される蓋は、炭化珪素からなる。つまり蓋と、第１および第２の炭化珪素基板とが、ともに炭化珪素からなる。これにより第１および第２の炭化珪素基板の結晶構造に近い結晶構造を蓋に付与することができるので、この蓋上に形成される接合部にも第１および第２の単結晶基板の結晶構造に近い結晶構造を付与することができる。この結果、第１および第２の炭化珪素基板の結晶構造と、接合部の結晶構造とが近くなる。この結果、接合部による第１および第２の炭化珪素基板の間の接合を強固にすることができる。【００１３】
また炭化珪素からなる蓋が、炭化珪素層に比して容易に形成することができるシリコン層を用いて形成される。これにより、炭化珪素からなる蓋が直接形成される場合に比して、より容易に半導体基板を製造することができる。【００１４】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、シリコン層を炭化する工程は、シリコン層に、炭素元素を含むガスを供給する工程を含む。これにより、炭化珪素からなる蓋を容易に形成することができる。【００１５】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、閉塞層を形成する工程は、カーボン層を設ける工程を含む。またシリコン層を炭化する工程は、シリコン層が含有するシリコンと、カーボン層が含有する炭素とを化合させる工程を含む。これにより、炭化珪素からなる蓋を容易に形成することができる。【００１６】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、カーボン層を設ける工程は、炭素からなる層を堆積する工程を含む。これによりカーボン層を確実に形成することができる。【００１７】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、カーボン層を設ける工程は、炭素元素を含有する流動体（図１２：７０Ｌ）を塗布する工程と、流動体を炭化する工程とを含む。これにより塗布および炭化という実施が容易な工程によって、カーボン層を設けることができる。【００１８】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、流動体は、有機物を含有する液体である。これにより流動体を均一に塗布することができる。【００１９】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、流動体は、炭素粉末を含有する懸濁液である。これにより、懸濁液の液体成分を除去することで、流動体の炭化を容易に行うことができる。【００２０】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、支持部は、第１および第２の炭化珪素基板と同様、炭化珪素からなる。これにより支持部の物性と、第１および第２の炭化珪素基板の物性とを近づけることができる。【００２１】
上記の半導体基板の製造方法において好ましくは、接合部によって塞がれた開口を有する隙間内において、支持部からの昇華物を接合部上に堆積させる工程をさらに含む。これにより接合部をより厚くすることができる。【００２２】
上記半導体基板の製造方法において好ましくは、支持部からの昇華物を接合部上に堆積させる工程は、接合部によって塞がれた開口を有する隙間の全体を支持部内へと移動させるように行われる。これにより接合部をより厚くすることができる。【００２３】
上記の半導体基板の製造方法は好ましくは、第１および第２の表面の各々を研磨する工程をさらに有する。これにより、半導体基板の表面としての第１および第２の表面を平坦な面とすることができるので、半導体基板のこの平坦な面上に高品質の膜を形成することができる。【００２４】
上記半導体基板の製造方法において好ましくは、第１および第２の裏面の各々は、スライスによって形成された面である。すなわち第１および第２の裏面の各々は、スライスによって形成され、その後に研磨されていない面である。これにより第１および第２の裏面の各々の上に起伏が設けられる。よってこの起伏の凹部内の空間を、第１および第２の裏面上に支持部を昇華法によって設ける場合において、昇華ガスが広がる空隙として用いることができる。【００２５】
上記半導体基板の製造方法において好ましくは、接合部を形成する工程は、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低い圧力を有する雰囲気中で行われる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、大型であって、かつ半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第１工程を概略的に示す平面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第５工程を概略的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における半導体基板の製造方法の第６工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】比較例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の変形例における半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における半導体基板の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における半導体基板の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における半導体基板の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３の第１の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の第２の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３の第３の変形例の半導体基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。
【図２０】図１９の線ＸＸ−ＸＸに沿う概略断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５における半導体基板の構成を概略的に示す平面図である。
【図２２】図２１の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿う概略断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の概略フロー図である。
【図２５】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態６における半導体装置の製造方法の第４工程を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ａは、支持部３０と、支持部３０によって支持された被支持部１０ａとを有する。被支持部１０ａは、ＳｉＣ基板１１〜１９（炭化珪素基板）を有する。
【００２９】
支持部３０は、ＳｉＣ基板１１〜１９の裏面（図１に示される面と反対の面）を互いにつないでおり、これによりＳｉＣ基板１１〜１９は互いに固定されている。ＳｉＣ基板１１〜１９のそれぞれは同一平面上において露出した表面を有し、たとえばＳｉＣ基板１１および１２のそれぞれは、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２（図２）を有する。これにより半導体基板８０ａは、ＳｉＣ基板１１〜１９の各々に比して大きな表面を有する。よってＳｉＣ基板１１〜１９の各々を単独で用いる場合に比して、半導体基板８０ａを用いる場合の方が、半導体装置をより効率よく製造することができる。
【００３０】
また支持部３０は、高い耐熱性を有する材料からなり、好ましくは１８００℃以上の温度に耐え得る材料からなる。このような材料として、たとえば、炭化珪素、炭素、または高融点金属を用いることができる。この高融点金属としては、たとえば、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオビウム、イリジウム、ルテニウム、またはジルコニウムを用いることができる。なお支持部３０の材料として、上記のうち炭化珪素が用いられると、支持部３０の物性をＳｉＣ基板１１〜１９に、より近づけることができる。
【００３１】
また被支持部１０ａにおいて、ＳｉＣ基板１１〜１９の間には隙間ＶＤａが存在し、この隙間ＶＤａの表面側（図２の上側）は接合部ＢＤａによって閉塞されている。接合部ＢＤａは、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の間に位置する部分を含み、これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が滑らかにつながっている。
【００３２】
次に本実施の半導体基板８０ａの製造方法について説明する。なお以下において説明を簡略化するためにＳｉＣ基板１１〜１９のうちＳｉＣ基板１１および１２に関してのみ言及する場合があるが、ＳｉＣ基板１３〜１９もＳｉＣ基板１１および１２と同様に扱われる。
【００３３】
図３および図４を参照して、複合基板８０Ｐが準備される。複合基板８０Ｐは、支持部３０と、ＳｉＣ基板群１０とを有する。
【００３４】
ＳｉＣ基板群１０は、ＳｉＣ基板１１（第１の炭化珪素基板）およびＳｉＣ基板１２（第２の炭化珪素基板）を含む。ＳｉＣ基板１１は、支持部３０に接合された第１の裏面Ｂ１と、第１の裏面Ｂ１に対向する第１の表面Ｆ１と、第１の裏面Ｂ１および第１の表面Ｆ１をつなぐ第１の側面Ｓ１とを有する。ＳｉＣ基板１２は、支持部３０に接合された第２の裏面Ｂ２と、第２の裏面Ｂ２に対向する第２の表面Ｆ２と、第２の裏面Ｂ２および第２の表面Ｆ２をつなぐ第２の側面Ｓ２とを有する。第２の側面Ｓ２は、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の間に開口ＣＲを有する隙間ＧＰが第１の側面Ｓ１との間に形成されるように配置されている。
【００３５】
図５を参照して、開口ＣＲ上で隙間ＧＰを閉塞する閉塞層として、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２上にシリコン層７０Ｓが成膜される。形成方法としては、たとえばＣＶＤ(Chemical  Vapor  Deposition)法または蒸着法を用いることができる。
【００３６】
次にシリコン層７０Ｓの温度がシリコンの融点以上となるように、シリコン層７０Ｓが加熱される。この温度は好ましくは２２００℃以下とされる。また雰囲気が炭素を含むガスを含むものとされる。これにより炭素を含むガスがシリコン層７０Ｓに供給される。炭素を含むガスとしては、たとえばプロパンまたはアセチレンを用いることができる。このように、炭素を含むガスが高温のシリコン層７０Ｓに供給されることで、シリコン層７０Ｓのシリコン元素と、雰囲気中の炭素元素とが反応する。
【００３７】
さらに図６を参照して、上記反応によりシリコン層７０Ｓが炭化されることで、炭化珪素からなり、かつ開口ＣＲ上で隙間ＧＰを閉塞する蓋７０が形成される。
【００３８】
次に上記のように蓋７０が形成された複合基板８０Ｐ（図６）が、炭化珪素が昇華し得る温度に加熱される。この加熱は、ＳｉＣ基板群１０の蓋７０に面する側である蓋側ＩＣｔの温度が、ＳｉＣ基板群１０の支持部３０に面する側である支持側ＩＣｂの温度に比して低くなるように、ＳｉＣ基板群の厚み方向に温度勾配が生じるように行われる。このような温度勾配は、たとえば、蓋７０の温度が支持部３０の温度よりも低くなるように加熱を行うことで得られる。
【００３９】
図７を参照して、この加熱により、閉塞された隙間ＧＰ内におけるＳｉＣ基板１１および１２の面、すなわち第１および第２の側面Ｓ１、Ｓ２のうち、支持側ＩＣｂに近い比較的高温の領域から、蓋側ＩＣｔに近い比較的低温の領域へと、図中矢印で示すように、昇華にともなう物質移動が生じる。この物質移動にともない、蓋７０によって閉塞された隙間ＧＰ内において、第１および第２の側面Ｓ１、Ｓ２からの昇華物が蓋７０上に堆積する。
【００４０】
さらに図８を参照して、上記の堆積により、隙間ＧＰの開口ＣＲ（図７）を塞ぐように第１および第２の側面Ｓ１、Ｓ２をつなぐ接合部ＢＤａが形成される。この結果、隙間ＧＰ（図７）は、接合部ＢＤａによって閉塞された隙間ＶＤａ（図８）となる。
【００４１】
好ましくは、接合部ＢＤａが形成される際、処理室内の雰囲気が、大気雰囲気を減圧することにより得られた雰囲気とされる。雰囲気の圧力は、好ましくは、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低くされる。
【００４２】
なお上記の雰囲気は不活性ガス雰囲気であってもよい。不活性ガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガス、窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いることができる。この混合ガスが用いられる場合、窒素ガスの割合は、たとえば６０％である。また処理室内の圧力は、好ましくは５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下とされる。
【００４３】
なお上記の加熱の温度の検討実験を行ったところ、１６００℃では接合部ＢＤａが十分に形成されないという問題があり、３０００℃ではＳｉＣ基板１１、１２にダメージが生じるという問題があったが、これらの問題は、１８００℃、２０００℃、および２５００℃の各々では見られなかった。
【００４４】
また加熱の温度を２０００℃に固定して、上記の加熱の際の圧力についての検討を行った。この結果、１００ｋＰａでは接合部ＢＤａが形成されず、また５０ｋＰａでは接合部ＢＤａが形成されにくいという問題があったが、この問題は、１０ｋＰａ、１００Ｐａ、１Ｐａ、０．１Ｐａ、０．０００１Ｐａでは見られなかった。
【００４５】
図９を参照して、接合部ＢＤａが形成された後に、蓋７０が除去される。この除去は、たとえばＣＭＰ(Chemical  Mechanical  Polishing)によって行うことができる。以上により半導体基板８０ａ（図２）が得られる。
【００４６】
次に比較例（図１０）として、図７の工程において蓋７０がないと仮定した場合について説明する。この場合、第１および第２の側面Ｓ１およびＳ２から昇華した気体の流れを遮る蓋７０がないので、この気体は隙間ＧＰの外に抜けやすい。よって接合部ＢＤａ（図８）が形成されにくいので、開口ＣＲが塞がりにくい。
【００４７】
なお閉塞層（図５：シリコン層７０Ｓ）の形成方法の変形例として、まず隙間ＧＰを完全には閉塞しないシリコン層を成膜し、次にこのシリコン層が溶融されることで流動することによって、隙間ＧＰを閉塞する閉塞層を形成する方法が用いられてもよい。このようにシリコン層を溶融するための加熱工程は、シリコン層７０Ｓの炭化を行なうための加熱工程の一部として行なうこともできる。
【００４８】
また蓋７０の形成方法の変形例として、シリコン層の形成およびその炭化を複数回繰り返す方法が用いられてもよい。これにより１回の炭化工程において炭化する厚さを小さくすることができるので、より確実にシリコン層の炭化を行うことができる。
【００４９】
また上記のシリコン層７０Ｓの厚さは、蓋７０の厚さが０．１μｍ超１ｍｍ未満となるように調整されることが好ましい。厚さが０．１μｍ以下であると、蓋７０が開口ＣＲ上でとぎれてしまうことがある。また蓋７０の厚さが１ｍｍ以上であると、その除去に要する時間が長くなってしまう。
【００５０】
本実施の形態によれば、図２に示すように、ＳｉＣ基板１１および１２が支持部３０を介して１つの半導体基板８０ａとして一体化される。半導体基板８０ａは、トランジスタなどの半導体装置が形成される基板面として、ＳｉＣ基板のそれぞれが有する第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の両方を含む。すなわち半導体基板８０ａは、ＳｉＣ基板１１および１２のいずれかが単体で用いられる場合に比して、より大きな基板面を有する。よって半導体基板８０ａにより、半導体装置を効率よく製造することができる。
【００５１】
またＳｉＣ基板１１、１２の間の隙間ＧＰの開口ＣＲ（図４）が接合部ＢＤａ（図２）によって塞がれるので、半導体基板８０ａを用いて半導体装置を製造する際に、隙間ＧＰ（図４）に異物が溜まることを防ぐことができる。つまり半導体装置を高い歩留りで製造することができる半導体基板が得られる。
【００５２】
また開口ＣＲ（図７）を塞ぐために昇華物（図８：接合部ＢＤａ）が堆積される蓋７０は、炭化珪素からなる。つまり蓋７０と、ＳｉＣ基板１１、１２とが、ともに炭化珪素からなる。これによりＳｉＣ基板１１、１２の結晶構造に近い結晶構造を蓋７０に付与することができるので、この蓋７０上に形成される接合部ＢＤａにもＳｉＣ基板１１、１２の結晶構造に近い結晶構造を付与することができる。この結果、ＳｉＣ基板１１、１２の結晶構造と、接合部ＢＤａの結晶構造とが近くなるので、この接合部ＢＤａによるＳｉＣ基板１１、１２の間の接合を強固にすることができる。
【００５３】
また炭化珪素からなる蓋７０が、炭化珪素層に比して容易に形成することができるシリコン層７０Ｓを用いて形成される。これにより、炭化珪素からなる蓋が直接形成される場合に比して、より容易に半導体基板８０ａを製造することができる。
【００５４】
また蓋７０が炭化珪素からなるので、接合部ＢＤａの形成時（図８）の高温に耐えるだけの耐熱性を蓋７０に付与することができる。
【００５５】
またシリコン層７０Ｓに炭素元素を含むガスを供給することによって、シリコン層７０Ｓを炭化することで、炭化珪素からなる蓋７０を容易に形成することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態の半導体基板の製造方法においては、まず実施の形態１と同様の工程によって、図５と同様の構造が準備される。
【００５７】
図１１を参照して、シリコン層７０Ｓ上に炭素からなる層が、たとえばスパッタ法によって堆積される。これによりカーボン層７０Ｃが形成される。言い換えれば、開口ＣＲ上で隙間ＧＰを閉塞し、かつシリコン層７０Ｓおよびカーボン層７０Ｃからなる閉塞層７０Ｋが形成される。
【００５８】
次に閉塞層７０Ｋの温度がシリコンの融点以上となるように、閉塞層７０Ｋが加熱される。この温度は好ましくは２２００℃以下とされる。これによりシリコン層７０Ｓが含有するシリコンと、カーボン層７０Ｃが含有する炭素とが化合する。この結果、シリコン層７０Ｓが炭化されることで、炭化珪素からなり、かつ開口ＣＲ上で隙間ＧＰを閉塞する蓋７０（図６）が形成される。次に実施の形態１と同様の工程が行われることで、半導体基板８０ａ（図２）が得られる。
【００５９】
本実施の形態によれば、炭化珪素からなる蓋７０を、シリコン層７０Ｓおよびカーボン層７０Ｃから形成することができる。
【００６０】
次にカーボン層７０Ｃの形成方法の第１の変形例について説明する。
図１２を参照して、シリコン層７０Ｓ上に、炭素元素を含有する流動体７０Ｌとして、有機物を含有する液体であるレジスト液が塗布される。ここで開口ＣＲの幅を予め十分に小さくしておき、かつレジスト液の粘度を十分に大きくしておけば、レジスト液は隙間ＧＰにはほとんど侵入せずに、開口ＣＲをまたぐように塗布される。
【００６１】
さらに図１１を参照して、流動体７０Ｌが炭化されることにより、カーボン層７０Ｃが形成される。この炭化工程は、たとえば、以下のように行われる。
【００６２】
まず塗布されたレジスト液（図１２：流動体７０Ｌ）が１００〜３００℃で１０秒〜２時間の間、仮焼成される。これによりレジスト液が硬化されることで、レジスト層が形成される。
【００６３】
次にこのレジスト層が熱処理されることで炭化され、その結果、カーボン層７０Ｃ（図１１）が形成される。熱処理の条件は、雰囲気が大気圧以下の不活性ガスまたは窒素ガスであり、温度が３００℃超１４００℃未満であり、処理時間が１分超１２時間未満である。なお温度が３００℃以下であると炭化が不十分となりやすく、逆に温度が１４００℃以上であるとＳｉＣ基板１１および１２の表面が劣化しやすい。また処理時間が１分以下ではレジスト層の炭化が不十分になりやすく、より長い時間、処理することが好ましいが、この処理時間は長くても１２時間未満で十分である。
【００６４】
本変形例によれば、カーボン層７０Ｃの形成は、流動体７０Ｌとしてのレジスト液の塗布と、その炭化という、実施が容易な工程により行うことができる。またレジスト液は液体であるので、その塗布を均一に行いやすい。
【００６５】
次にカーボン層７０Ｃの形成方法の第２の変形例について説明する。本変形例においては、流動体７０Ｌ（図１２）として、レジスト液（上記第１の変形例）の代わりに、接着材が用いられる。この接着剤は、炭素粉末を含有する懸濁液（カーボン接着剤）である。
【００６６】
塗布されたカーボン接着剤は、５０℃〜４００℃で１０秒〜１２時間の間、仮焼成される。これによりカーボン接着剤が硬化されることで、接着層が形成される。
【００６７】
次にこの接着層が熱処理されることで炭化され、その結果、カーボン層７０Ｃが形成される。熱処理の条件は、雰囲気が大気圧以下の不活性ガスまたは窒素ガスであり、温度が３００℃超１４００℃未満であり、処理時間が１分超１２時間未満である。なお温度が３００℃以下であると炭化が不十分となりやすく、逆に温度が１４００℃以上であるとＳｉＣ基板１１および１２の表面が劣化しやすい。また処理時間が１分以下では接着層の炭化が不十分になりやすく、より長い時間、処理することが好ましいが、この処理時間は長くても１２時間未満で十分である。その後は、上述した本実施の形態と同様の工程が行われる。
【００６８】
本変形例によれば、炭素粉末を含有する懸濁液の液体成分を除去することで、流動体７０Ｌの炭化を容易に行うことができる。つまりカーボン層７０Ｃの材料をより確実に炭素とすることができる。
【００６９】
なお閉塞層７０Ｋ（図１１）の変形例として、シリコン層７０Ｓの位置とカーボン層７０Ｃの位置とが入れ替えられた構成が用いられてもよい。
【００７０】
また閉塞層７０Ｋ（図１１）の形成方法の変形例として、まずシリコン層およびカーボン層の積層膜が隙間ＧＰを完全には閉塞しないように形成され、次にこの積層膜中のシリコン層が溶融されることで流動することによって、隙間ＧＰを閉塞する閉塞層を形成する方法が用いられてもよい。このようにシリコン層を溶融するための加熱工程は、シリコン層７０Ｓの炭化を行なうための加熱工程の一部として行なうこともできる。
【００７１】
また蓋７０の形成方法の変形例として、単数のシリコン層７０Ｓおよび単数のカーボン層７０Ｃからなる閉塞層７０Ｋ、すなわち２層からなる閉塞層７０Ｋの代わりに、３層以上の層からなる閉塞層が用いられてもよい。これにより閉塞層中の各層の厚さを小さくすることができるので、閉塞層中でより確実にシリコンと炭素とを化合させることができる。
【００７２】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、実施の形態１または２で用いられる複合基板８０Ｐ（図３、図４）の製造方法について、特に支持部３０が炭化珪素からなる場合について詳しく説明する。なお以下において説明を簡略化するためにＳｉＣ基板１１〜１９（図３、図４）のうちＳｉＣ基板１１および１２に関してのみ言及する場合があるが、ＳｉＣ基板１３〜１９もＳｉＣ基板１１および１２と同様に扱われる。
【００７３】
図１３を参照して、単結晶構造を有するＳｉＣ基板１１および１２が準備される。具体的には、たとえば、六方晶系における（０００１）面で成長したＳｉＣインゴットを（０３−３８）面に沿って切断することによって、ＳｉＣ基板１１および１２が準備される。好ましくは、裏面Ｂ１およびＢ２のラフネスがＲａとして１００μｍ以下とされる。
【００７４】
次に処理室内において第１の加熱体８１上に、裏面Ｂ１およびＢ２の各々が一の方向（図１３における上方向）に露出するようにＳｉＣ基板１１および１２が配置される。すなわちＳｉＣ基板１１および１２が、平面視において並ぶように配置される。
【００７５】
好ましくは、上記の配置は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々が同一平面上に位置するか、または第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２の各々が同一平面上に位置するように行なわれる。
【００７６】
また好ましくはＳｉＣ基板１１および１２の間の最短間隔（図１３における横方向の最短間隔）は５ｍｍ以下とされ、より好ましくは１ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは１００μｍ以下とされ、さらに好ましくは１０μｍ以下とされる。具体的には、たとえば、同一の矩形形状を有する基板が１ｍｍ以下の間隔を空けてマトリクス状に配置される。
【００７７】
次に裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ支持部３０（図２）が、以下のように形成される。
【００７８】
まず一の方向（図１３における上方向）に露出する裏面Ｂ１およびＢ２の各々と、裏面Ｂ１およびＢ２に対して一の方向（図１３における上方向）に配置された固体原料２０の表面ＳＳとが、間隔Ｄ１を空けて対向させられる。好ましくは、間隔Ｄ１の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
【００７９】
固体原料２０はＳｉＣからなり、好ましくは一塊の炭化珪素の固形物であり、具体的には、たとえばＳｉＣウエハである。固体原料２０のＳｉＣの結晶構造は特に限定されない。また好ましくは、固体原料２０の表面ＳＳのラフネスはＲａとして１ｍｍ以下である。
【００８０】
なお間隔Ｄ１（図１３）をより確実に設けるために、間隔Ｄ１に対応する高さを有するスペーサ８３（図１６）が用いられてもよい。この方法は、間隔Ｄ１の平均値が１００μｍ程度以上の場合に特に有効である。
【００８１】
次に第１の加熱体８１によってＳｉＣ基板１１および１２が所定の基板温度まで加熱される。また第２の加熱体８２によって固体原料２０が所定の原料温度まで加熱される。固体原料２０が原料温度まで加熱されることによって、固体原料の表面ＳＳにおいてＳｉＣが昇華することで、昇華物、すなわち気体が発生する。この気体は、一の方向（図１３における上方向）から、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上に供給される。
【００８２】
好ましくは基板温度は原料温度よりも低くされる。より好ましくは、基板温度および原料温度の差異は、ＳｉＣ基板１１、１２、および固体原料２０の各々において、厚み方向（図１３における縦方向）に０．１℃／ｍｍ以上１００℃／ｍｍ以下の温度勾配が生じるように設定される。また好ましくは、基板温度は１８００°以上２５００℃以下である。
【００８３】
図１４を参照して、上記のように供給された気体は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上で、固化させられることで再結晶化される。これにより裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ支持部３０ｐが形成される。また固体原料２０（図１３）は、消耗して小さくなることで固体原料２０ｐになる。
【００８４】
主に図１５を参照して、さらに昇華が進むことで、固体原料２０ｐ（図１４）が消失する。これにより裏面Ｂ１およびＢ２を互いにつなぐ、支持部３０が形成される。
【００８５】
好ましくは、支持部３０が形成される際、処理室内の雰囲気は、大気雰囲気を減圧することにより得られた雰囲気とされる。雰囲気の圧力は、好ましくは、１０-1Ｐａよりも高く１０4Ｐａよりも低くされる。
【００８６】
なお上記の雰囲気は不活性ガス雰囲気であってもよい。不活性ガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガス、窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いることができる。この混合ガスが用いられる場合、窒素ガスの割合は、たとえば６０％である。また処理室内の圧力は、好ましくは５０ｋＰａ以下とされ、より好ましくは１０ｋＰａ以下とされる。
【００８７】
また好ましくは、支持部３０は単結晶構造を有する。より好ましくは、裏面Ｂ１の結晶面に対して裏面Ｂ１上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内であり、また裏面Ｂ２の結晶面に対して裏面Ｂ２上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。これらの角度関係は、裏面Ｂ１およびＢ２の各々に対して支持部３０がエピタキシャル成長することによって容易に実現される。
【００８８】
なおＳｉＣ基板１１、１２の結晶構造は六方晶系であることが好ましく、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣであることがより好ましい。また、ＳｉＣ基板１１、１２と支持部３０とは、同一の結晶構造を有するＳｉＣ単結晶からなっていることが好ましい。
【００８９】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の濃度と、支持部３０の不純物濃度とは互いに異なる。より好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度よりも、支持部３０の不純物濃度の方が高い。なおＳｉＣ基板１１、１２の不純物濃度は、たとえば５×１０16ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下である。また支持部３０の不純物濃度は、たとえば５×１０16ｃｍ-3以上５×１０21ｃｍ-3以下である。また上記の不純物としては、たとえば窒素またはリンを用いることができる。
【００９０】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１の{０００１}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は５０°以上６５°以下であり、かつＳｉＣ基板の{０００１}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は５０°以上６５°以下である。
【００９１】
より好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位と基板１２の＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下である。
【００９２】
さらに好ましくは、ＳｉＣ基板１１の＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は−３°以上５°以下であり、ＳｉＣ基板１２の＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は−３°以上５°以下である。
【００９３】
なお上記において、「＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角」とは、＜１−１００＞方向および＜０００１＞方向の張る射影面への第１の表面Ｆ１の法線の正射影と、{０３−３８}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜１−１００＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。また「＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角」についても同様である。
【００９４】
また好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位と基板１１の＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位と基板１２の＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下である。
【００９５】
本実施の形態によれば、裏面Ｂ１およびＢ２の各々の上に形成される支持部３０がＳｉＣ基板１１および１２と同様にＳｉＣからなるので、ＳｉＣ基板と支持部３０との間で諸物性が近くなる。よってこの諸物性の相違に起因した、複合基板８０Ｐ（図３、図４）または半導体基板８０ａ（図１、図２）の反りや割れを抑制できる。
【００９６】
また昇華法を用いることで、支持部３０を高い品質で、かつ高速で形成することができる。また昇華法が特に近接昇華法であることにより、支持部３０をより均一に形成することができる。
【００９７】
また裏面Ｂ１およびＢ２の各々と固体原料２０の表面との間隔Ｄ１（図１３）の平均値が１ｃｍ以下とされることにより、支持部３０の膜厚分布を小さくすることができる。またこの間隔Ｄ１の平均値が１μｍ以上とされることにより、ＳｉＣが昇華する空間を十分に確保することができる。
【００９８】
また支持部３０を形成する工程において、ＳｉＣ基板１１および１２の温度は固体原料２０（図１３）の温度よりも低くされる。これにより、昇華されたＳｉＣをＳｉＣ基板１１および１２上において効率よく固化させることができる。
【００９９】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２を配置する工程は、ＳｉＣ基板１１および１２の間の最短間隔が１ｍｍ以下となるように行なわれる。これにより支持部３０を、ＳｉＣ基板１１の裏面Ｂ１と、ＳｉＣ基板１２の裏面Ｂ２とをより確実につなぐように形成することができる。
【０１００】
また好ましくは、支持部３０は単結晶構造を有する。これにより、支持部３０の諸物性を、同じく単結晶構造を有するＳｉＣ基板１１および１２の各々の諸物性に近づけることができる。
【０１０１】
より好ましくは、裏面Ｂ１の結晶面に対して裏面Ｂ１上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。また裏面Ｂ２の結晶面に対して裏面Ｂ２上の支持部３０の結晶面の傾きは１０°以内である。これにより支持部３０の異方性を、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の異方性に近づけることができる。
【０１０２】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度と、支持部３０の不純物濃度とは互いに異なる。これにより不純物濃度の異なる２層構造を有する半導体基板８０ａ（図２）を得ることができる。
【０１０３】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１および１２の各々の不純物濃度よりも支持部３０の不純物濃度の方が高い。よってＳｉＣ基板１１および１２の各々の抵抗率に比して、支持部３０の抵抗率を小さくすることができる。これにより、支持部３０の厚さ方向に電流を流す半導体装置、すなわち縦型の半導体装置の製造に好適な半導体基板８０ａを得ることができる。
【０１０４】
また好ましくは、ＳｉＣ基板１１の{０００１}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は５０°以上６５°以下であり、かつＳｉＣ基板１２の{０００１}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は５０°以上６５°以下である。これにより、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が｛０００１｝面である場合に比して、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度を高めることができる。
【０１０５】
より好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位とＳｉＣ基板１２の＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下である。これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度をより高めることができる。
【０１０６】
さらに好ましくは、ＳｉＣ基板１１の＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第１の表面Ｆ１のオフ角は−３°以上５°以下であり、ＳｉＣ基板１２の＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対する第２の表面Ｆ２のオフ角は−３°以上５°以下である。これにより第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度をさらに高めることができる。
【０１０７】
また好ましくは、第１の表面Ｆ１のオフ方位とＳｉＣ基板１１の＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下であり、かつ第２の表面Ｆ２のオフ方位とＳｉＣ基板１２の＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下である。これにより、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２が｛０００１｝面である場合に比して、第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２におけるチャネル移動度を高めることができる。
【０１０８】
なお上記において固体原料２０としてＳｉＣウエハを例示したが、固体原料２０はこれに限定されるものではなく、たとえばＳｉＣ粉体またはＳｉＣ焼結体であってもよい。
【０１０９】
また第１および第２の加熱体８１、８２としては、対象物を加熱することができるものであれば用いることができ、たとえば、グラファイトヒータを用いるような抵抗加熱方式のもの、または誘導加熱方式のものを用いることができる。
【０１１０】
また図１３においては、裏面Ｂ１およびＢ２の各々と、固体原料２０の表面ＳＳとの間は、全体に渡って間隔が空けられている。しかし、裏面Ｂ１およびＢ２と、固体原料２０の表面ＳＳとの間が一部接触しつつ、裏面Ｂ１およびＢ２の各々と固体原料２０の表面ＳＳとの間に間隔が空けられてもよい。この場合に相当する２つの変形例について、以下に説明する。
【０１１１】
図１７を参照して、この例においては、固体原料２０としてのＳｉＣウエハの反りによって、上記間隔が確保される。より具体的には、本例においては、間隔Ｄ２は、局所的にはゼロになるが、平均値としては必ずゼロを超える。また好ましくは、間隔Ｄ１の平均値と同様に、間隔Ｄ２の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
【０１１２】
図１８を参照して、この例においては、ＳｉＣ基板１１〜１３の反りによって、上記間隔が確保される。より具体的には、本例においては、間隔Ｄ３は、局所的にはゼロになるが、平均値としては必ずゼロを超える。また好ましくは、間隔Ｄ１の平均値と同様に、間隔Ｄ３の平均値は１μｍ以上１ｃｍ以下とされる。
【０１１３】
なお、図１７および図１８の各々の方法の組み合わせによって、すなわち、固体原料２０としてのＳｉＣウエハの反りと、ＳｉＣ基板１１〜１３の反りとの両方によって、上記間隔が確保されてもよい。
【０１１４】
上述した、図１７および図１８の各々の方法、または両方法の組み合わせによる方法は、上記間隔の平均値が１００μｍ以下の場合に特に有効である。
【０１１５】
（実施の形態４）
図１９および図２０を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ｂは、接合部ＢＤａによって閉塞された隙間ＶＤａ（図２：実施の形態１）の代わりに、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂを有する。
【０１１６】
次に半導体基板８０ｂの製造方法について説明する。
まず、たとえば実施の形態３で説明した方法により、ＳｉＣからなる支持部３０を有する複合基板８０Ｐ（図３、図４）が形成される。この複合基板８０Ｐを用いて、実施の形態１で説明した方法により、図８に示す工程までが行なわれる。
【０１１７】
本実施の形態においては、支持部３０はＳｉＣからなり、かつ図８に示すように接合部ＢＤａが形成された後も、さらに昇華にともなう物質移動が続けられる。この結果、閉塞された隙間ＶＤａ内への支持部３０からの昇華も無視できない程度発生する。すなわち支持部３０からの昇華物が接合部ＢＤａ上に堆積する。これによりＳｉＣ基板１１および１２の間の隙間ＶＤａが支持部３０内に一部侵入するように移動して、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂ（図２０）となる。
【０１１８】
本実施の形態の半導体基板８０ｂ（図２０）によれば、半導体基板８０ａ（図２）の接合部ＢＤａに比して厚い接合部ＢＤｂを形成することができる。
【０１１９】
（実施の形態５）
図２１および図２２を参照して、本実施の形態の半導体基板８０ｃは、接合部ＢＤｂによって閉塞された隙間ＶＤｂ（図２０：実施の形態４）の代わりに、接合部ＢＤｃによって閉塞された隙間ＶＤｃを有する。半導体基板８０ｃは、実施の形態４と同様の方法によって、隙間ＶＤａ（図２）の全体を、隙間ＶＤｂ（図２０）の位置を経て、支持部３０内へと移動させることによって得られる。
【０１２０】
本実施の形態によれば、実施の形態４の接合部ＢＤｂに比してより厚い接合部ＢＤｃを形成することができる。
【０１２１】
なお半導体基板８０ｃの表面側（図２２の第１および第２の表面Ｆ１、Ｆ２を含む側）の温度が裏面側（図２２おける下側）の温度よりも低くなるようにしながら隙間ＶＤｃ内で昇華による物質移動を生じさせることで、隙間ＶＤｃを裏面側（図２２おける下側）に達するまで移動させてもよい。これにより、閉塞された隙間ＶＤｃは裏面側上の凹部となる。またこの凹部は研磨によって除去されてもよい。
【０１２２】
（実施の形態６）
図２３を参照して、本実施の形態の半導体装置１００は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ(Double  Implanted  Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor)であって、半導体基板８０ａ、バッファ層１２１、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ+領域１２４、ｐ+領域１２５、酸化膜１２６、ソース電極１１１、上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０、およびドレイン電極１１２を有する。
【０１２３】
半導体基板８０ａは、本実施の形態においてはｎ型の導電型を有し、また実施の形態１で説明したように、支持部３０およびＳｉＣ基板１１を有する。ドレイン電極１１２は、ＳｉＣ基板１１との間に支持部３０を挟むように、支持部３０上に設けられている。バッファ層１２１は、支持部３０との間にＳｉＣ基板１１を挟むように、ＳｉＣ基板１１上に設けられている。
【０１２４】
バッファ層１２１は、導電型がｎ型であり、その厚さはたとえば０．５μｍである。またバッファ層１２１におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3である。
【０１２５】
耐圧保持層１２２は、バッファ層１２１上に形成されており、また導電型がｎ型の炭化ケイ素からなる。たとえば、耐圧保持層１２２の厚さは１０μｍであり、そのｎ型の導電性不純物の濃度は５×１０15ｃｍ-3である。
【０１２６】
この耐圧保持層１２２の表面には、導電型がｐ型である複数のｐ領域１２３が互いに間隔を隔てて形成されている。ｐ領域１２３の内部において、ｐ領域１２３の表面層にｎ+領域１２４が形成されている。また、このｎ+領域１２４に隣接する位置には、ｐ+領域１２５が形成されている。一方のｐ領域１２３におけるｎ+領域１２４上から、ｐ領域１２３、２つのｐ領域１２３の間において露出する耐圧保持層１２２、他方のｐ領域１２３および当該他方のｐ領域１２３におけるｎ+領域１２４上にまで延在するように、酸化膜１２６が形成されている。酸化膜１２６上にはゲート電極１１０が形成されている。また、ｎ+領域１２４およびｐ+領域１２５上にはソース電極１１１が形成されている。このソース電極１１１上には上部ソース電極１２７が形成されている。
【０１２７】
酸化膜１２６と、半導体層としてのｎ+領域１２４、ｐ+領域１２５、ｐ領域１２３および耐圧保持層１２２との界面から１０ｎｍ以内の領域における窒素原子濃度の最大値は１×１０21ｃｍ-3以上となっている。これにより、特に酸化膜１２６下のチャネル領域（酸化膜１２６に接する部分であって、ｎ+領域１２４と耐圧保持層１２２との間のｐ領域１２３の部分）の移動度を向上させることができる。
【０１２８】
次に半導体装置１００の製造方法について説明する。なお図２５〜図２８においてはＳｉＣ基板１１〜１９（図１）のうちＳｉＣ基板１１の近傍における工程のみを示すが、ＳｉＣ基板１２〜ＳｉＣ基板１９の各々の近傍においても、同様の工程が行なわれる。
【０１２９】
まず基板準備工程（ステップＳ１１０：図２４）にて、半導体基板８０ａ（図１および図２）が準備される。半導体基板８０ａの導電型はｎ型とされる。
【０１３０】
図２５を参照して、エピタキシャル層形成工程（ステップＳ１２０：図２４）により、バッファ層１２１および耐圧保持層１２２が、以下のように形成される。
【０１３１】
まず半導体基板８０ａのＳｉＣ基板１１上にバッファ層１２１が形成される。バッファ層１２１は、導電型がｎ型の炭化ケイ素からなり、たとえば厚さ０．５μｍのエピタキシャル層である。またバッファ層１２１における導電型不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3とされる。
【０１３２】
次にバッファ層１２１上に耐圧保持層１２２が形成される。具体的には、導電型がｎ型の炭化ケイ素からなる層が、エピタキシャル成長法によって形成される。耐圧保持層１２２の厚さは、たとえば１０μｍとされる。また耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０15ｃｍ-3である。
【０１３３】
図２６を参照して、注入工程（ステップＳ１３０：図２４）により、ｐ領域１２３と、ｎ+領域１２４と、ｐ+領域１２５とが、以下のように形成される。
【０１３４】
まず導電型がｐ型の不純物が耐圧保持層１２２の一部に選択的に注入されることで、ｐ領域１２３が形成される。次に、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってｎ+領域１２４が形成され、また導電型がｐ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってｐ+領域１２５が形成される。なお不純物の選択的な注入は、たとえば酸化膜からなるマスクを用いて行われる。
【０１３５】
このような注入工程の後、活性化アニール処理が行われる。たとえば、アルゴン雰囲気中、加熱温度１７００℃で３０分間のアニールが行われる。
【０１３６】
図２７を参照して、ゲート絶縁膜形成工程（ステップＳ１４０：図２４）が行われる。具体的には、耐圧保持層１２２と、ｐ領域１２３と、ｎ+領域１２４と、ｐ+領域１２５との上を覆うように、酸化膜１２６が形成される。この形成はドライ酸化（熱酸化）により行われてもよい。ドライ酸化の条件は、たとえば、加熱温度が１２００℃であり、また加熱時間が３０分である。
【０１３７】
その後、窒素アニール工程（ステップＳ１５０）が行われる。具体的には、一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中でのアニール処理が行われる。この処理の条件は、たとえば加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が１２０分である。この結果、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ+領域１２４、およびｐ+領域１２５の各々と、酸化膜１２６との界面近傍に、窒素原子が導入される。
【０１３８】
なおこの一酸化窒素を用いたアニール工程の後、さらに不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたアニール処理が行われてもよい。この処理の条件は、たとえば、加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が６０分である。
【０１３９】
図２８を参照して、電極形成工程（ステップＳ１６０：図２４）により、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２が、以下のように形成される。
【０１４０】
まず酸化膜１２６上に、フォトリソグラフィ法を用いて、パターンを有するレジスト膜が形成される。このレジスト膜をマスクとして用いて、酸化膜１２６のうちｎ+領域１２４およびｐ+領域１２５上に位置する部分がエッチングにより除去される。これにより酸化膜１２６に開口部が形成される。次に、この開口部においてｎ+領域１２４およびｐ+領域１２５の各々と接触するように導電体膜が形成される。次にレジスト膜を除去することにより、上記導体膜のうちレジスト膜上に位置していた部分の除去（リフトオフ）が行われる。この導体膜は、金属膜であってもよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）からなる。このリフトオフの結果、ソース電極１１１が形成される。
【０１４１】
なお、ここでアロイ化のための熱処理が行なわれることが好ましい。たとえば、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気中、加熱温度９５０℃で２分の熱処理が行なわれる。
【０１４２】
再び図２３を参照して、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７が形成される。また、半導体基板８０ａの裏面上にドレイン電極１１２が形成される。また酸化膜１２６上にゲート電極１１０が形成される。以上により、半導体装置１００が得られる。
【０１４３】
なお本実施の形態における導電型が入れ替えられた構成、すなわちｐ型とｎ型とが入れ替えられた構成を用いることもできる。
【０１４４】
また半導体装置１００を作製するための半導体基板は、実施の形態１の半導体基板８０ａに限定されるものではなく、たとえば、実施の形態２〜５の半導体基板、または各実施の形態の変形例の半導体基板であってもよい。
【０１４５】
また縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴを例示したが、本発明の半導体基板を用いて他の半導体装置が製造されてもよく、たとえばＲＥＳＵＲＦ−ＪＦＥＴ(Reduced  Surface  Field-Junction  Field  Effect  Transistor)またはショットキーダイオードが製造されてもよい。
【０１４６】
（付記１）
本発明の半導体基板は、以下の製造方法で作製されたものである。
【０１４７】
まず、支持部（図４：３０）と、単結晶構造を有する第１の炭化珪素基板（１１）と、単結晶構造を有する第２の炭化珪素基板（１２）とを有する複合基板（８０Ｐ）が準備される。第１の炭化珪素基板は、支持部に接合された第１の裏面（Ｂ１）と、第１の裏面に対向する第１の表面（Ｆ１）と、第１の裏面および第１の表面をつなぐ第１の側面（Ｓ１）とを有する。第２の炭化珪素基板は、支持部に接合された第２の裏面（Ｂ２）と、第２の裏面に対向する第２の表面（Ｆ２）と、第２の裏面および第２の表面をつなぐ第２の側面（Ｓ２）とを有し、第２の側面は、第１および第２の表面の間に開口（ＣＲ）を有する隙間（ＧＰ）が第１の側面との間に形成されるように配置されている。次に、開口上で隙間を閉塞する閉塞層が形成される。閉塞層は、少なくともシリコン層（図５：７０Ｓ）を含む。次に、炭化珪素からなり、かつ開口上で隙間を閉塞する蓋（図６：７０）を形成するために、シリコン層が炭化される。次に、第１および第２の側面からの昇華物を蓋上に堆積させることで、開口を塞ぐように第１および第２の側面をつなぐ接合部（図８：ＢＤａ）が形成される。接合部を形成する工程の後に、蓋が除去される。
【０１４８】
（付記２）
本発明の半導体装置は、以下の製造方法で作製された半導体基板を用いて作製されたものである。
【０１４９】
まず、支持部（図４：３０）と、単結晶構造を有する第１の炭化珪素基板（１１）と、単結晶構造を有する第２の炭化珪素基板（１２）とを有する複合基板（８０Ｐ）が準備される。第１の炭化珪素基板は、支持部に接合された第１の裏面（Ｂ１）と、第１の裏面に対向する第１の表面（Ｆ１）と、第１の裏面および第１の表面をつなぐ第１の側面（Ｓ１）とを有する。第２の炭化珪素基板は、支持部に接合された第２の裏面（Ｂ２）と、第２の裏面に対向する第２の表面（Ｆ２）と、第２の裏面および第２の表面をつなぐ第２の側面（Ｓ２）とを有し、第２の側面は、第１および第２の表面の間に開口（ＣＲ）を有する隙間（ＧＰ）が第１の側面との間に形成されるように配置されている。次に、開口上で隙間を閉塞する閉塞層が形成される。閉塞層は、少なくともシリコン層（図５：７０Ｓ）を含む。次に、炭化珪素からなり、かつ開口上で隙間を閉塞する蓋（図６：７０）を形成するために、シリコン層が炭化される。次に、第１および第２の側面からの昇華物を蓋上に堆積させることで、開口を塞ぐように第１および第２の側面をつなぐ接合部（図８：ＢＤａ）が形成される。接合部を形成する工程の後に、蓋が除去される。
【０１５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明の半導体基板の製造方法は、単結晶構造を有する炭化珪素からなる部分を含む半導体基板の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１５２】
１０  ＳｉＣ基板群、１０ａ  被支持部、１１  ＳｉＣ基板(第１の炭化珪素基板）、１２  ＳｉＣ基板（第２の炭化珪素基板）、１３〜１９  ＳｉＣ基板、２０，２０ｐ  固体原料、３０，３０ｐ  支持部、７０Ｃ  カーボン層、７０Ｋ  閉塞層、７０Ｌ  流動体、７０Ｓ  シリコン層（閉塞層）、８０ａ〜８０ｃ  半導体基板、８０Ｐ  複合基板、８１  第１の加熱体、８２  第２の加熱体、１００  半導体装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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